汽车发动机电控系统原理与检修-可变进气歧管长度增压系统

图5-5所示为一种能根据发动机转速和负荷的变化而自动改变有效长度的可变进气歧管长度增压系统。当发动机低速运转时，发动机ECU指令转换阀控制机构关闭转换阀，这时空气经空气滤清器和节气门沿着弯曲而又细长的进气歧管流入气缸。细长的进气歧管提高了进气速度，增强了进气气流的惯性，使进气量增多。当发动机高速运转时，转换阀开启，空气经空气滤清器和节气门直接进入粗而短的进气歧管。粗而短的进气歧管进气阻力小，也使进气量增多。可变长度进气歧管不仅可以提高发动机的动力性，而且由于它提高了发动机在中、低速运转时的进气速度而增强了气缸内的气流强度，从而改善了燃烧过程，使发动机中、低速运转时的燃油经济性有所提高。

图5-6 奥迪A6轿车发动机可变进气歧管长度增压系统

1—阀门 2—转换阀

图5-6所示为奥迪A6轿车发动机可变进气歧管长度增压系统。在发动机的进气歧管内设置进气转换阀，它受ECU的控制。当发动机转速小于4000r/min时，每个气缸进气道中的转换阀总是处于关闭位置，形成路径较长而截面积较小的进气管道；当发动机转速大于4000r/min时，进气道中的转换阀门开启，形成路径较短而截面积较大的进气管道。4.可变配气相位控制（VTEC）系统

（1）对配气相位的要求 配气相位是指用曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻和开启持续时间，主要包括进气门提前开启角、进气门滞后关闭角、排气门提前开启角、排气门滞后关闭角等。在发动机工作时，配气相位直接影响进、排气行程进行的好坏，对发动机动力性和燃油经济性有大的影响。即使是同一台发动机，当其转速变化时，由于进、排气时的气流惯性不同，为使发动机工作时进气更充分、排气更彻底，应随转速的提高适度增大进、排气门的提前开启角和滞后关闭角。

目前，汽车发动机一般都是根据性能的要求，通过试验来确定某一常用转速下较合适的配气相位，在装配时，对正配气正时标记即可保证已确定的配气相位，而且在发动机使用中已确定的配气相位是不能改变的。自然发动机性能只有在某一常用转速下最好，而在其他转速下工作时，发动机的性能则相对较差。为解决上述问题，在有些汽车发动机上采用了可变配气相位控制机构。

图5-7 VTEC机构的组成

1—正时板 2—中间摇臂 3—次摇臂 4—同步活塞B 5—同步活塞A 6—正时活塞 7—进气门 8—主摇臂 9—凸轮轴

在汽车发动机上曾采用过各种可变配气相位控制机构，但大都是根据发动机转速的变化将凸轮轴转过一定的角度，使配气相位提前或推后，这种控制机构只能改变配气相位的一项内容，即凸轮轴若沿工作方向转过一定角度使配气相位提前，则气门提前开启角增大，而滞后关闭角减小；反之，则气门提前开启角减小，滞后关闭角增大。这种可变配气相位控制机构，对提高发动机性能并不理想，所以没有得到广泛的应用。日本本田公司生产的汽车发动机上配备了更先进的VTEC系统。

（2）VTEC机构的组成 VTEC机构的组成如图5-7所示。同一气缸的两个进气门有主、次之分，即主进气门和次进气门。每个进气门通过单独的摇臂驱动，驱动主进气门的摇臂称为主摇臂，驱动次进气门的摇臂称为次摇臂，在主、次摇臂之间装有一个中间摇臂，中间摇臂不与任何气门直接接触，三个摇臂并列在一起组成进气摇臂总成。凸轮轴上相应地有三个不同升程的凸轮分别驱动主摇臂、中间摇臂和次摇臂，凸轮轴上的凸轮也相应地分为主凸轮、中间凸轮和次凸轮；在凸轮形状设计上，中间凸轮的升程最大，次凸轮的升程最小，主凸轮的形状符合发动机低速时单气门工作的配气相位要求，中间凸轮的形状符合发动机高速时双进气门工作的配气相位的要求。

正时板的功用是当正时活塞处于初始位置时，靠回位弹簧使正时片插入正时活塞相应的槽中，使正时活塞定位。

进气摇臂总成如图5-8所示，在三个摇臂靠近进气门的一端均设有油缸孔，油缸孔中装有由液压控制的正时活塞、同步活塞、阻挡活塞及弹簧。正时活塞一端的油缸孔与发动机的润滑油道连通，ECU通过电磁阀控制油道的通断。

VTEC配气机构与普通配气机构相比，在结构上的主要区别是凸轮轴上的凸轮较多且升程不等，进气摇臂总成的结构复杂。排气门的工作情况与普通配气机构相同。

图5-8 进气摇臂总成(www.xing528.com)

1—同步活塞B 2—同步活塞A 3—弹簧 4—正时活塞 5—主摇臂 6—中间摇臂 7—次摇臂

（3）VTEC机构的工作原理 可变配气相位控制系统的功能是根据发动机转速、负荷等变化来控制VTEC机构工作，改变驱动同一气缸两进气门工作的凸轮，以调整进气门的配气相位及升程，并实现单进气门工作和双进气门工作的切换。

发动机低速运转时，电磁阀不通电使油道关闭，润滑油压力不能作用在正时活塞上，在次摇臂油缸孔内的弹簧和阻挡活塞作用下，正时活塞和同步活塞A回到主摇臂油缸孔内，与中间摇臂等宽的同步活塞B停留在中间摇臂的油缸孔内，三个摇臂彼此分离，如图5-9所示。此时，主凸轮通过主摇臂驱动主进气门，中间凸轮驱动中间摇臂空摆（不起作用）；次凸轮的升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量开闭，其目的是防止次进气门附近积聚燃油。配气机构处于单进双排气门工作状态，单进气门由主凸轮驱动。

图5-9 VTEC机构低速运转状态

1—主凸轮 2—次凸轮 3—次摇臂 4—阻挡活塞 5—同步活塞A 6—正时活塞 7—主摇臂 8—同步活塞B

当发动机高速运转且发动机转速、负荷、冷却液温度及车速达到设定值时，ECU向VTEC电磁阀供电，使电磁阀开启，来自润滑油道的润滑油压力作用在正时活塞一侧，由正时活塞推动两同步活塞和阻挡活塞移动，两同步活塞分别将主摇臂与中间摇臂、次摇臂与中间摇臂插接成一体，成为一个同步工作的组合摇臂，如图5-10所示。此时，由于中间凸轮升程最大，组合摇臂受中间凸轮驱动，两个进气门同步工作，进气门配气相位和升程与发动机低速状态时相比，气门的升程、提前开启和滞后关闭角度均增大。

当发动机转速下降到设定值时，ECU切断VTEC电磁阀电流，正时活塞一侧的油压降低，各摇臂油缸孔内的活塞在回位弹簧作用下回位，三摇臂又彼此分离而独立工作。

（4）VTEC系统电路 VTEC系统电路如图5-11所示。发动机ECU根据发动机转速、负荷、冷却液温度和车速信号控制VTEC电磁阀。电磁阀通电后，通过压力开关给ECU提供一个反馈信号，以便监控系统工作。

图5-10 VTEC机构高速运转状态

1—中间凸轮 2—中间摇臂

图5-11 VTEC系统电路

（5）VTEC系统的检修 在维修时，拆下VTEC电磁阀总成后，检查电磁阀滤清器，若滤清器有堵塞现象，则应更换滤清器和发动机润滑油。电磁阀密封垫一经拆下必须更换新件。拆开VTEC电磁阀，用手指检查阀的运动是否自如，若有发卡现象，则应更换电磁阀。

发动机不工作时，拆下气门室罩盖，转动曲轴分别使各缸处于压缩行程上止点位置，用手按压中间摇臂，应能与主摇臂和次摇臂分离单独运动。用专用螺塞堵住油道减压孔，拆下油压检查孔处的密封螺栓，通入压力为400kPa的压缩空气，用手推动正时片端部使其向上移动2～3㎜。当转动曲轴使气缸内活塞处于压缩行程上止点位置，三个摇臂并列平行时，从三个摇臂的缝隙中观察同步活塞的接合情况，同步活塞应将三个摇臂连接为一体，用手按压中间摇臂应不能单独运动；当停止输入压缩空气时，再推动正时片使其向上移动，摇臂内的同步活塞应迅速回位。进气摇臂总成的工作情况若不符合上述要求，应分解并检查摇臂总成，必要时成组更换进气摇臂。